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ハイリフトロッカーアームの効果について考察

先回の記事でパワーチェックについてマニアックな記事を書いてしまったのですが、何人かのお仲間からお褒めの言葉(なのか?w)を頂いてしまったので調子に乗って第2弾ですw

ブログ村のミニ乗り仲間である謎のイタリア野郎さんが、1300ccインジェクションのノーマルエンジンにハイリフトロッカーアームとビッグスロットルを装着し、しかも有り難いことに改造前後のパワー特性をブログにアップしてくれましたので便乗して解析してみました。

自分のミニをパワーチェックしようという気概のあるオーナーさんの多くは、既にいろいろいじっている場合が多いので、今回のようにノーマルのエンジンからどう特性が変わるかを知ることが出来るのはかなり貴重なんですよね。またハイリフトロッカーアームとビッグスロットルへの交換というメニューは、ヘッドを外すだけで、つまりエンジンを降ろすことなく作業できるので比較的お手頃なチューニングの部類になるのですが、このチューニングの入門とも言えるモディファイでどんな効果が得られるのか、そしてどんな背反があるのかを具体的に数字で知ることが出来るのも、これまた有り難くもマニアックな楽しみかと。ワクワクしますねw

mini_107.jpg

こちらがモディファイ前の状態、ストックの1300ccインジェクションエンジンの特性です。

最高出力53.6PSを5000rpmで、最大トルク8.7kg・mを3000rpmあたりで発生させています。

mini_123.jpg

こちらがハイリフトロッカーアームおよびビッグスロットル交換後の特性です。

最高出力65.6PSを5300rpmあたりで、最大トルク9.4kg・mを4000rpmあたりで発生させています。約12PSの向上ですね。

20130820_01.jpg

グラフをデジタイズして重ねた図がこちら。カタログから拾ってきた値を青いプロットと青い破線で追加してます。

気になるポイントとしては、1300ccのインジェクションエンジンのカタログスペックは最大トルクが3000rpmで9.2kg・m、最大出力が5550rpmで61PSなんですよね。それと比べると今回のモディファイ前の状態は随分低いなと感じました。高年式のミニについてはあまり詳しくないのですが、最終型に近づくに従って排ガス規制をクリアするために出力に制限がかかったとかあるのかもしれませんし、あるいは経年劣化なのかもしれません。

もし何か出力ダウンにつながる制限や劣化があって今回の状態になっていたとしたら、その要素を取り除けばそれだけで出力アップは可能なはずです。それを見極めるには完全にバラして内部の状態を調べる必要がありますが、もし可能ならばやってしまいたいところではありますね、だって・・・ノーマルで最大トルク9.2kg・mってそれだけでフルチューンしたうちの赤ミニの上を行ってますからね(涙)「排気量に勝るチューニング無し」と言いますが、それがよく理解できる例かと。

ちょっと感情的になってしまいましたが話を戻しまして。

ハイリフトロッカーアームとビッグスロットルに交換する前後でトルク曲線を比較すると、ほぼ同じ形のまま右上に移動していることが分かります。トルクのピークで比較すると約1000rpm高回転側へ、そして約4kg・mのトルクアップとなります。それがそのまま出力特性に反映され、ノーマルよりもやや高回転側で12PSの出力アップにつながっているわけですね。

20130820_03.jpg

ハイリフトロッカーアームに交換すると何故トルク特性が右上にシフトするのかを説明してみます。以前某ミニバンさんのエンジン特性を解析した時の資料を流用してますw

トルクカーブというのはだいたいなだらかな山形をしています。山の頂点が最大トルクですね。この最大トルクというのはエンジンの排気量と圧縮比と吸気の充填効率で決まり、そこから機械的なロスをさっ引いた値となっています。全回転域でこのトルクが出せれば理想のエンジンなんですが、回転数によって更にいろんなロスが加わってトルクが減り、結果として山形の特性になっています。

山の左側、つまり低回転側では、吸気の流速不足で充填効率が低かったり、カムのオーバーラップからの圧縮漏れによって圧縮圧力が上がらない等の理由でトルクダウンしています。

山の右側、つまり高回転側では、回転数アップに伴って増加する吸気や排気を処理しきれずに、つまり本来吸い込みたい吸気量を吸いきれなくなったり、逆に排気しきれなくなったりしてトルクダウンしています。あと機械的な抵抗も回転数の上昇に伴って増加しますね。

ハイリフトロッカーアームに交換するとバルブのリフト量が増えますが、それによってこの高回転側の吸排気のフン詰まりが改善されるため、改善された吸排気効率によって圧縮圧力が高まってトルクアップしつつ、より高回転側まで理想の状態を維持できるようになります。
逆に低回転側ではバルブリフト量が増えるためにバルブオーバーラップ時の圧縮漏れが増加して圧縮圧力が下がり、トルクダウンします。

実際にはバルブ径やポート形状・容積にも影響を受けますのであくまで一般論ではありますが、これらの二つの効果によって特性が右上にシフトするような形になります。最適ポイントが右にズレると考えれば分かりやすい・・・かなあw

ではビッグスロットルの役目は?

上記のハイリフトロッカーアームの効果によって高回転側のバルブ部分の吸気抵抗が減るわけですが、ノーマルの細いスロットルのままでは増えた吸気流速によって吸気抵抗が大きくなり、十分な量の吸気を吸い込めずにトルクが伸びない結果になります。吸気のボトルネックがバルブからスロットルに移ったってことですね。そういった新たなボトルネックの発生を防ぐためにスロットルを大きくし、エンジンが必要とする十分な量の吸気を確保しているわけです。

まだ書きたいことの半分くらいなんですが、力尽きつつあるので残りはまた後日。



とほほ...な、TURTLE CLUBMAN CUP(タートルカップ)第2戦 - クラシックミニとVガンマとのくらしの手帖




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非公開コメント

フムフム♪

シリーズ化を希望します♪
通信講座みたいでいいですねw
自分みたいな奴にもわかりやすいし♪

そういえば、最近はさすがに忙しくてMk1諸元まで手が回らないみたいですね。
睡眠時間は4時間位ですか?

ストミニ!

満面の笑み。確認しました!(笑)

誉められてましたよ…(^_^)

カタログデータ

こんばんは。
自分のバイクの話(20年前)で申し訳ないのですが、新車の時点でカタログデータを
大きく下回るパワーでした。
有名チューナーの親父さん曰く
「量産市販車にはよくあることで、ばらつきがある=あたりはずれがある」と・・・。
最終的には400cc/36ps→550cc/74psまでアップしました。(ノーマルカム&キャブ)
 
さて、低回転側でのトルク低下を僅かでも補うべく高効率のロング(60mm)カールファンネルは?。
ただ、45mmでもバルクヘッドに当たってしまいそうですね・・・。
 
続きを期待しています。

No title

ジョブさん、どうもです。

通信講座w・・・授業料はビール券でどうでしょうか?w

Mk1諸元まで手が回ってません。というか仕様の変化が早すぎるようなw
睡眠時間は4〜5時間です。眠いですw

No title

ogaさん、どうもです。

僕も今朝見ましたw

満面の笑みというか・・・紫ミニさんにタイムで追いつけなくて悩んでたんですが、カメラマンさんに「もっと笑って」を3回くらい言われて無理した結果くしゃくしゃの笑顔になってしまいましたw

本物はもっとニヒルですよね←

No title

DAIさん、どうもです。

バラツキ=公差の影響って小排気量エンジンの場合は馬鹿に出来ないほど大きいですよね。公差を揃えて設計値の中心でエンジンを組むだけで相当違うでしょうね。それがチューニングの一番の基本なんでしょう。

カールファンネルは45mmでも当たってしまってました。今使っているのは20mmかな。
本文にも書きましたけど、低速トルクを向上させるほどの吸気慣性を稼ごうとすると相当に長いファンネルが必要で、逆にアクセルレスポンスが悪化すると思います。Weberの場合はロングファンネル付けるよりもスワンネックをストレートにする方が効果は大きいと思います。

馬力♪

みくたさん、ブログに取り上げて頂きありがとう御座います。
じっくり読ませていただきました!

馬力ですが、自分のはメイフェアベースなので元々53馬力しかないんですよねぇ...
http://www.goo-net.com/catalog/ROVER/MINI/9001520/
とはいえ、トルクはノーマルより出ていなかったのはちと悲しいかったです。
というのも、納車のときにエンジンはOHしていたのであります(涙)

次はフルコン化しかないのかなぁと漠然と思っていますwww

No title

謎のイタリア野郎さん、どうもです。

なるほどメイフェアベースなんですね。そうするとピストン交換だけでも圧縮比が上がってだいぶ変わると思いますよw

OH後でもトルク不足でしたか・・・うーむ、何故でしょうね。
でもそこから一気にフルコンに飛ぶのも激しい人生ですねw

フルコンは理想的な制御だと思いますが、個人的にはその手前のメカチューンが好きです。こう精密にパーツが回る感じ?w そういう感じにウットリしますねw
プロフィール

みくた

Author:みくた
運動神経のなさを経験値でカバーしようと企むAround 40です。
これまでランエボでのサーキット走行にハマり、最近はClassic MINIに惚れ込んでます。Mini1000、1300キャブクーパーとおんぼろミニを乗り継いで、Austin Mini Mk1 に辿り着きました。レストア、トラブル対策とのんびりドライブを楽しんでます。
よろしくお願いします。

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